电子专业技术实验报告实验3示波器的使用Word格式.docx

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双踪示波器、函数信号发生器、“四位半”数字万用表各一台 

三、实验原理

1、数字示波器显示波形原理 

示波器是将输入的周期性信号以图像的形式展现在显示器上，以便对电信号进行观察和测量的仪器；

示波器显示器是一种电压控制器件，根据电压的有无来控制屏幕的亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕的位置。

为了显示被测信号随时间变化的规律，控制显示器在屏幕上进行水平方向的扫描，显示屏必须加有幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压，此时屏幕上出现一条水平光线，称为扫描线或时间基线，线性的锯齿波作为水平轴的时间坐标，故称为时基信号。

（即同时需要被测信号和时基信号） 

为了在显示屏上观察到稳定的波形，必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。

2、数字存储示波器的原理 

主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分及其他部分组成。

3、双通道数字存储示波器结构框图

4、示波器的主要技术特性 

（1） 

模拟带宽；

由前置放大器的带宽决定；

（2） 

采样频率；

由模拟转换电路决定；

（3） 

存储深度；

由存储器决定；

（4） 

由触发电路决定。

5 

、功能键及旋钮的作用说明 

Back键：

在菜单层次结构中键入，则返回上一层菜单；

在菜单顶层键入时，关闭菜单，并显示示波器信息。

（2）Wave 

Gen：

键入时，信号发生器开始工作，可进入菜单，选择波形类型、频率、幅度、偏移等，并将信号从Gen 

Out插孔输出。

（3）Auto 

Scale：

键入时，自动显示被测波形。

（4）Meas：

键入时，进入测量菜单。

（5）Cursors：

键入时，进入光标菜单；

另外可通过旋钮调节光标线。

（6）Trigger：

设置显示器何时采集数据和显示波形，键入时，可通过菜单选择触发类型、触发源等，根据需要进行设置，并显示在显示器右上方。

（7）Horizontal：

键入时，进入水平控制菜单，可选择时基模式，根据需要设置。

……

6、示波器的使用方法；

打开电源开关30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关开关

及按钮的位置；

将示波器的探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位

置；

键入相应的通道的开关，启动该通道工作；

将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置，Vp-p/8≤选择Y

轴灵敏度；

T/10≤选择X轴灵敏度；

（5） 

屏幕上应有被测信号的波形；

（6） 

若需测信号各点的电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测

信号幅度，则选AC耦合；

（7） 

调节Y和X位移旋钮将波形调到便于测量的位置。

四、实验步骤与实验数据 

1、校验示波器的灵敏度

对于首次接触的示波器，必须对其灵敏度进行校验。

方法为：

在示波器正常显示状态下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（demo2端子）；

采用自动或者手动方法观察校准信号，若测量得到的波形幅度、频率与校准信号（f=1kHZ，Vp-p=2.5V）相同，说明示波器准确，若不同，应记下其误差。

测量值：

Vp-p=2.49Vf=1.0012kHZ

误差：

EV=

Ef=

误差分析：

1.在工作过程中，示波器内部电压可能不是特别稳定，会影响显示读数。

2.信号发生器的频率可能不稳定，导致峰-峰值发生变化，从而产生测量误差。

2、调整、测量含有直流电平的信号 

若要求信号发生器输出方波信号（f=1kHZ、占空比50%、Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），则调整、测量方法为：

令信号发生器输出方波，调整信号频率为1KHZ；

（2）调整信号幅度为4V，偏移量为1V，或者通过设置高低电平的方法设置VH=3V,VL=-1V。

（3）连接示波器和信号发生器，令两仪器“COM”端相接，并将示波器探头接信号发生器信号输出端。

（4）示波器置直流耦合（DC），手动或者自动观测信号发生器的输出信号，分别改变波形输出类型,此时示波器上别显示下图所示波形。

3、正弦电压的测量 

信号发生器输出正弦信号（f=1kHZ、占空比50%，Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），用数字万用表和示波器按表1测量，然后计算相应的电压均方根值，并与数字表测量值相比较。

表1信号幅度的测量

输出值

Vp-p=4V、VL=-1V

Vp-p=1V、VL=-0.25V

数字表测量值（DC）

1.003V

0.257V

数字表测量值（AC）

1.425V

0.357V

数字表测量均方根值

1.743V

0.439V

示波器测量直流电平

942.4mV

248.21mV

示波器测量Vp-p值

4.06V

1.01V

示波器测量均方根值

1.71V

434mV

计算该信号均方根值

0.440V

计算过程：

均方根值：

V1=

V2=

计算的均方根值与数字表测量值误差：

E1=

E2=

1.数字万用表内部电压不稳定，导致示数出现一定波动。

2.由于测量信号为交流信号，读数为有效值，存在一定误差。

4、正弦信号周期和频率的测量

按表2改变上一步骤所用信号发生器的频率，并保持其参数不变，测量其周期，并换算成频率，并与信号发生器的频率显示值相比较。

表2信号周期的测量

频率显示值（HZ）

100HZ

1kHZ

10kHZ

50kHZ

测量周期

9.9964ms

1.0003ms

99.976

20.016

计算频率（HZ）

100.04HZ

999.70HZ

10.002kHZ

49.960kHZ

误差

E3=

E4=

1、在示波器的时基电路（X轴扫描）,如果X轴扫描的时基不准，当然就直接将它的误差转移到你的被测信号的频率误差中去。

2、X轴扫描电压的线性也会产生测量误差。

X轴扫描电压是一个锯齿波电压，它在上升（扫描）时要求是一根斜的直线，虽然电路上对此做了不少措施，但是总会有一些误差的。

3、人为的误差，这具体表现在示波器的使用调整是否正确，由于面板的坐标格和示波管的图形有一段距离，容易有视觉读数误差。

另外在测量是最好将波形拉开些，观察的周期数少些，这样将有利于减少读数误差，等等。

5、示波器的双踪显示

按如图搭接电流，将信号改为fi=50kHZ，示波器采用双通道工作，分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移，使显示波形高度和位置适中，调节X灵敏度，使波形显示1-2个周期。

用光标法测出tΦ,则V0滞后Vi的相位差Φ=360o*tΦ/T。

调整电位器，测出tΦ的最大值，并计算出Φ的值。

tΦ=3.932

T=20

Φ=360o*tΦ/T=70.776o

6、示波器的“外扫描”（X-Y）工作模式

在“外扫描”（X-Y）工作模式（按下“Horizontal”按键，选择X-Y模式），则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号，此时，水平（X）轴变为CH1的电压轴，X轴上各点的电压值，用CH1的Y灵敏度来测量，垂直（Y）轴仍为CH2的电压轴，Y轴上各点电压值，仍用CH2的Y灵敏度来测量。

用（X-Y）功能，可以观察到V0、Vi波形的李萨如图形。

7、在示波器上调节Vp-p=30mV，f=1kHZ的波形

五、思考题 

用示波器观察正弦信号时，若荧光屏上出现下列情况，应该如何调节？

（1）屏幕上什么都没有

答：

调节辉度及水平竖直位置旋钮，或者电源没接好，应仔细检查。

（2）屏幕上只有一点

查看是否设置了X-Y模式，如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。

（3）屏幕上只有一条水平线

查看输入耦合是不是DC档。

再看看是不是触发源选错，确定都无误的话可能是信号幅度太小，调节幅度旋钮。

（4）屏幕上只有一条竖线

答:

时间轴频率太低，调节time旋钮，再调节水平档位及竖直档位。

（5）如何让波形同步

按Trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致（内触发情况下），如仍不同步（波形向一个方向流动），用Force 

Trigger键或Level旋钮辅助调整。

（6）观察已知信号频率时，应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级

若两者量程不一致时，可调节时基旋钮，调整时间的灵敏度，数值显示在显示屏的上方中间。

六、实验小结

经过本次实验，我掌握了示波器的基本操作，能够应用示波器测量各种信号的波形参数。

遇到了一些问题，在老师的帮助下也都一一解决了。

需要注意的地方：

1、示波器的功能键有很多，重点要注意的是Auto 

Scale，Trigger，Entry，Cursers，Meas，Horizontal这几个键的操作方法；

2、遇到波形不稳定的情况，首先要检查触发源是否正确，其次检查触发电平；

3、实验5两信号无相位差。

测量时确保电路闭合，黑夹子连接接地端；

4、实验5tΦ值较小时，调节电位器使tΦ值增大；

5、每按一次Auto 

Scale都需检查触发源是否正确。

信号发生器输出改变导致波形不稳定，要重新调节触发电平。

观察李萨如图形需改变工作模式。